Știința materialelor: note de curs Alekseev Viktor Sergeevich

7. Tratament chimico-termic: nitrurare, nitrurare ionică

Tratament chimico-termic– nitrurarea este utilizată pentru a crește duritatea suprafeței diferitelor piese - roți dințate, manșoane, arbori etc. din oțeluri 38ХМУА, 38ХВФУА, 18Х2Н4ВА, 40ХНВА etc. Nitrurare– ultima operatie din procesul tehnologic de fabricare a pieselor. Înainte de nitrurare se efectuează tratament termic și mecanic complet și chiar șlefuire după nitrurare, este permisă doar finisarea cu îndepărtarea metalului de până la 0,02 mm pe latură. Nitrurare se numește tratament chimico-termic, în timpul căruia are loc saturarea prin difuzie a stratului superficial cu azot. Ca urmare a nitrurării se asigură: duritate mare a stratului de suprafață (până la 72 HRC), rezistență mare la oboseală, rezistență la căldură, deformare minimă, rezistență mai mare la uzură și coroziune. Nitrurarea se efectuează la temperaturi de la +500 la +520 °C timp de 8-9 ore. Adâncimea stratului de nitrurare este de 0,1-0,8 mm. La sfârșitul procesului de nitrurare, piesele sunt răcite la +200–300 °C împreună cu cuptorul într-un curent de amoniac și apoi în aer.

Stratul de suprafață nu poate fi gravat. Mai adânc decât aceasta este o structură asemănătoare sorbitolului. Procesul de nitrurare lichidă în sărurile de cianură topită este utilizat pe scară largă în industrie. Grosimea stratului nitrurat este de 0,15-0,5 mm.

Stratul nitrurat nu este predispus la fracturi fragile. Duritatea stratului nitrurat al oțelurilor carbon este de până la 350 HV, aliat – până la 1100 HV. Dezavantajele procesului sunt toxicitatea și costul ridicat al sărurilor cu cianură.

Un număr de industrii utilizează nitrurarea ionică, care are o serie de avantaje față de nitrurarea gazoasă și lichidă. Nitrurarea ionică se realizează într-un recipient sigilat în care se creează o atmosferă rarefiată care conține azot. În acest scop, se utilizează azot pur, amoniac sau un amestec de azot și hidrogen. Piesele plasate în interiorul recipientului sunt conectate la polul negativ al unei surse de forță electromotoare constantă. Ele acționează ca un catod. Corpul containerului servește drept anod. O tensiune înaltă (500-1000 V) este pornită între anod și catod - are loc ionizarea gazului. Ionii de azot încărcați pozitiv rezultați se îndreaptă spre polul negativ - catod. În apropierea catodului se creează tensiune înaltă câmp electric. Ridicat energie cinetică, pe care ionii de azot îi posedau, se transformă în termic. Piesa se încălzește până la +470 până la +580 °C într-un timp scurt (15-30 minute), difuzia azotului are loc adânc în metal, adică nitrurarea.

În comparație cu nitrurarea în cuptoare, nitrurarea ionică permite reducerea durata totala proces de 2-3 ori, reduceți deformarea pieselor datorită încălzirii uniforme.

Nitrurarea ionică a oțelurilor și aliajelor rezistente la coroziune se realizează fără tratament suplimentar de depasivare. Grosimea stratului nitrurat este de 1 mm sau mai mult, duritatea suprafeței este de 500-1500 HV. Piesele pompelor, injectoarelor, șuruburilor mașinii, arborilor și multe altele sunt supuse nitrurării ionice.

Acest text este un fragment introductiv. Din cartea autorului

Prelucrarea metalelor Prelucrarea metalelor include destul de număr mare lucrări de diferite tipuri, dar fiecare dintre ele începe cu pregătirea suprafeței de prelucrat. Ce înseamnă prelucrarea unei piese metalice? În primul rând, verificați dimensiunile acestuia și

Din cartea autorului

Prelucrarea găurilor Găurirea metalului Este probabil dificil de imaginat fabricarea și asamblarea oricărui mecanism fără a fi nevoie de găurire și prelucrare ulterioară a găurilor. Da, și în alte domenii ale producției de metale, fie el

Din cartea autorului

Tratamentul termic al produselor finite Tratamentul termic se efectuează pe o forjare finită și servește la modificarea structurii metalului. Calitatea produsului și durabilitatea acestuia depind de implementarea corectă a acestuia

Din cartea autorului

Procesarea semnalului La alegerea tipului de dispozitiv senzor utilizat într-un robot, este necesar să se decidă asupra problemei citirii și procesării semnalului care vine de la acesta. Vjui Mulți senzori sunt senzori de tip rezistiv, ceea ce înseamnă că rezistența lor variază în funcție de

Din cartea autorului

6. Tratament chimico-termic: carburare, nitrocarburare A schimba compozitia chimica, structura și proprietățile stratului de suprafață al pieselor, acestea sunt tratate termic într-un mediu activ chimic, numit chimic tratament termic. Cu ea

Din cartea autorului

1. Oțeluri de structură carbon și aliate: scop, tratament termic, proprietăți Oțelurile de structură carbon de înaltă calitate sunt utilizate pentru producerea de produse laminate, forjate, oțel calibrat, oțel argintiu, oțel lung, ștanțare și lingouri. Aceste oțeluri

Din cartea autorului

Tratamentul termic Tratamentul termic este un proces de tratament termic, a cărui esență este încălzirea sticlei la o anumită temperatură, menținerea acesteia la această temperatură și apoi răcirea acesteia la o viteză dată pentru a modifica fie proprietățile sticlei, fie forma acesteia.

Din cartea autorului

6. Tratament termic al aliajelor de bijuterii. Prevederi generale Tratamentul termic include următoarele operații de bază: recoacere, călire, îmbătrânire și revenire (la metale feroase). Utilizarea unuia sau altui tip de tratament termic este dictată de cerințele care

Din cartea autorului

6.1. Tratamentul termic al aliajelor de turnare Conform clasificatorului aliajelor de bijuterii (Fig. 3.36), principalele sunt aliajele nobile pe bază de argint, aur și platină, precum și aliajele de cupru, aluminiu și zinc. Operatii avantajoase de tratament termic

Din cartea autorului

13. Tratamentul termic al aliajelor de bijuterii Principalul tip de tratament termic al aliajelor de bijuterii este recoacerea prin recristalizare. Se desemnează fie ca etapă intermediară între operațiile de deformare plastică la rece, fie ca etapă finală - pentru a

Din cartea autorului

13.1. Tratarea termică a aliajelor pe bază de argint Aliajele sistemului Ag – Cu sunt tratate termic, deoarece cuprul este limitat solubil în argint și solubilitatea acestuia se modifică în funcție de temperatură cu

Din cartea autorului

13.2. Tratamentul termic al aliajelor pe bază de aur Aliajele binare aur - argint nu sunt întărite termic, deoarece argintul și aurul sunt infinit solubile în stare solidă Aliajele ternare ale sistemului Au - Ag - Cu sunt întărite prin tratament termic. Efect de întărire

Din cartea autorului

7.3.1. PRELUCRĂRI ELECTRICE DE EROZIUNE Eroziunea electrică, i.e. Distrugerea contactelor sub influența descărcărilor electrice este cunoscută de mult timp. Multe cercetări au fost dedicate eliminării sau cel puțin reducerii distrugerii de contacte

Din cartea autorului

38. Tratamentul chimico-termic al otelului. Scop, tipuri și modele generale. Saturarea prin difuzie a aliajelor cu metale și nemetale Tratament chimico-termic (CHT) - tratament cu o combinație de efecte termice și chimice pentru a modifica compoziția și structura

Și industriile dezvoltate industrial astăzi preferă tratamentul chimic-termic, în special nitrurarea cu plasmă ionică (denumită în continuare IPA), care diferă favorabil din punct de vedere economic de tehnologiile termice. Astăzi, IPA este utilizat în mod activ în inginerie mecanică, construcții navale și construcții de mașini-unelte, industriile agricole și de reparații și pentru producția de instalații din industria energetică. Printre întreprinderile care utilizează în mod activ tehnologia de nitrurare cu plasmă ionică se numără nume atât de mari precum concernul german Daimler Chrysler, gigantul automobilistic BMW, suedezul Volvo, uzina de tractoare cu roți din Belarus, KamAZ și BelAZ. În plus, avantajele IPA au fost apreciate de producătorii de scule de presare: Skandex, Nughovens.

Tehnologia proceselor

Nitrurarea cu plasmă ionică, utilizată pentru unelte de lucru, piese de mașini, echipamente pentru ștanțare și turnare, asigură saturarea stratului superficial al produsului cu azot sau un amestec de azot-carbon (în funcție de materialul piesei de prelucrat). Instalațiile pentru IPA funcționează într-o atmosferă rarefiată la presiuni de până la 1000 Pa. Camera, care funcționează pe principiul unui sistem catod-anod, este furnizată cu un amestec de azot-hidrogen pentru prelucrarea fontei și a diferitelor oțeluri sau azot pur ca gaz de lucru pentru lucrul cu titan și aliajele sale. Piesa de prelucrat servește drept catod, iar pereții camerei servesc drept anod. Excitarea unei sarcini anormal de strălucitoare inițiază formarea plasmei și, în consecință, a unui mediu activ, care include ioni încărcați, atomi și molecule ale amestecului de lucru care se află într-o stare excitată. Presiunea scăzută asigură o acoperire uniformă și completă a piesei de prelucrat cu strălucire. Temperatura plasmei variază de la 400 la 950 de grade, în funcție de gazul de lucru.

Nitrurarea cu plasmă ionică necesită de 2-3 ori mai puțină energie electrică, iar calitatea suprafeței produsului prelucrat ne permite să eliminăm complet etapa de șlefuire de finisare

Filmul format la suprafață este format din două straturi: difuzie inferioară și nitrură superioară. Calitatea stratului de suprafață modificat și eficienta economica Procesul în ansamblu depinde de o serie de factori, inclusiv compoziția gazului de lucru, temperatura și durata procesului.

Asigurarea unei temperaturi stabile depinde de procesele de schimb de căldură care au loc direct în interiorul camerei IPA. Pentru a reduce intensitatea proceselor de schimb cu pereții camerei, se folosesc ecrane speciale, neconductoare de căldură. Acestea permit economii semnificative la consumul de energie. Temperatura procesului, împreună cu durata, afectează adâncimea de penetrare a nitrurilor, ceea ce provoacă modificări în graficul distribuției în adâncime a indicatorilor de duritate. Temperaturile sub 500 de grade sunt cele mai optime pentru nitrurarea oțelurilor aliate prelucrate la rece și a materialelor martensitice, deoarece caracteristici de performanta crește fără a modifica duritatea miezului și distrugerea termică a structurii interne.
Compoziția mediului activ afectează duritatea finală și dimensiunea zonei de nitrură și depinde de compoziția piesei de prelucrat.

Rezultatele utilizării nitrurării cu plasmă ionică

Nitrurarea cu plasmă ionică face posibilă creșterea rezistenței la uzură, reducând în același timp tendința de deteriorare prin oboseală a structurii metalice. Obținerea proprietăților de suprafață necesare este determinată de raportul dintre adâncimea și compoziția straturilor de difuzie și nitrură. Stratul de nitrură, pe baza compoziției sale chimice, este de obicei împărțit în două faze definitorii: „gama” cu un procent ridicat de compuși Fe4N și „upsilon” cu Fe2N Fe3N. -faza se caracterizeaza prin plasticitate scazuta a stratului superficial cu valori mari de rezistenta diverse tipuri coroziune, faza ε dă o acoperire relativ plastică rezistentă la uzură.

În ceea ce privește stratul de difuzie, zona de nitrură dezvoltată adiacentă reduce probabilitatea formării coroziunii intercristaline, oferind o calitate a rugozității suficientă pentru frecare activă. Piesele cu acest raport de strat sunt utilizate cu succes în mecanismele rezistente la uzură. Excluderea stratului de nitrură face posibilă prevenirea distrugerii atunci când forța de sarcină se modifică constant în condiții de presiune suficient de mare.

Că. Nitrurarea cu plasmă ionică este utilizată pentru a optimiza rezistența la uzură, căldură și coroziune cu modificări ale rezistenței la oboseală și rugozității, ceea ce afectează probabilitatea zdrobirii stratului de suprafață.

Avantajele nitrurării cu plasmă ionică

Nitrurarea cu plasmă ionică într-un proces tehnic care funcționează bine oferă o variație minimă a proprietăților suprafeței de la o parte la alta cu o intensitate energetică relativ scăzută, ceea ce face IPA mai atractiv decât nitrurarea, nitrocarburarea și cianurarea tradiționale cu gaze de cuptor.

Nitrurarea cu plasmă ionică elimină deformarea piesei de prelucrat, iar structura stratului nitrurat rămâne neschimbată chiar și atunci când piesa este încălzită la 650 de grade, ceea ce, împreună cu posibilitatea de reglare fină a proprietăților fizice și mecanice, permite utilizarea IPA pentru rezolva o mare varietate de probleme. În plus, nitrurarea cu plasmă ionică este excelentă pentru prelucrarea oțelurilor de diferite calități, deoarece temperatura de functionare procesul într-un amestec de azot-carbon nu depășește 600 de grade, ceea ce elimină deteriorarea structurii interne și, chiar și invers, ajută la reducerea probabilității de defecțiuni prin oboseală și deteriorare din cauza fragilității ridicate a fazei de nitrură.

Pentru a crește proprietățile anticorozive și duritatea suprafeței folosind metoda nitrurării ion-plasmă, sunt potrivite piesele de prelucrat de orice formă și dimensiune, cu găuri traversante și oarbe. Protecția ecranului împotriva nitrurării nu este o soluție de inginerie complexă, astfel încât procesarea secțiunilor individuale de orice formă este ușoară și simplă.

În comparație cu alte metode de întărire și creștere a rezistenței intergranulare, IPA se distinge printr-o reducere de câteva ori a duratei procesului tehnic și o reducere a consumului de gaz de lucru cu două ordine de mărime. Că. Nitrurarea cu plasmă ionică necesită de 2-3 ori mai puțină energie electrică, iar calitatea suprafeței produsului prelucrat ne permite să eliminăm complet etapa de șlefuire de finisare. În plus, este posibil să se efectueze procesul invers de nitrurare, de exemplu înainte de măcinare.

Epilog

Din păcate, chiar și în comparație cu țările vecine, producătorii autohtoni folosesc destul de rar nitrurarea prin metoda ion-plasmă, deși avantajele economice și fizice și mecanice sunt vizibile cu ochiul liber. Introducerea nitrurării ion-plasmă în producție îmbunătățește condițiile de lucru, crește productivitatea și reduce costul muncii, în timp ce durata de viață a produsului procesat crește de 5 ori. De regulă, problema construirii proceselor tehnice folosind instalații pentru IPA se confruntă cu problema plan financiar, deși nu există obstacole subiectiv reale. Nitrurarea cu plasmă ionică, cu un design de echipament destul de simplu, efectuează mai multe operațiuni simultan, a căror implementare prin alte metode este posibilă doar în etape, când costul și durata cresc brusc. În plus, există mai multe companii cu care cooperează în Rusia și Belarus producatori straini echipamente pentru IPA, ceea ce face ca achiziția unor astfel de instalații să fie mai accesibilă și mai ieftină. Aparent principala problema constă doar într-o luare de decizie banală, care, ca tradiția rusă, va dura mult și greu să vină cu noi.

Cu compoziția și modul corect de aplicare a straturilor rezistente la uzură, performanța unei scule de tăiere poate fi îmbunătățită semnificativ. Cu toate acestea, datorită proprietăților neschimbate ale acoperirii într-un singur strat la interfața cu baza instrumentală, proprietățile fizico-mecanice și termofizice (în primul rând modulul elastic și coeficientul de dilatare termică) se modifică brusc, ceea ce duce la formarea de tensiuni reziduale în acoperire și o scădere a rezistenței legăturii sale adezive cu baza, care este cea mai importantă condiție pentru funcționarea cu succes a sculelor de tăiere acoperite.

Cele de mai sus, precum și modificările proceselor de contact și termice în timpul prelucrării cu o sculă acoperită, necesită crearea unui strat de tranziție intermediar între baza sculei și acoperire, care crește rezistența penei de tăiere acoperite la sarcinile curente.

Cea mai comună metodă de formare a unui astfel de strat este nitrurarea ionică. În acest caz, stratul nitrurat format înainte de acoperire, în funcție de condițiile specifice de funcționare a sculei, trebuie să aibă o anumită structură, grosime și microduritate. În practică, uneltele din oțeluri de mare viteză sunt de obicei supuse unei astfel de prelucrări.

Figura 4. Diagrama schematică instalație de vid cu arc pentru prelucrarea combinată a sculelor, inclusiv nitrurarea ionică și acoperirea: 1 - țintă; 2 - anod; 3 - ecran; 4 - camera de vid; 5 - atomi neutri; 6 - ioni; 7 - electroni; 8 - scule prelucrate

Pentru nitrurarea ionică și acoperirea ulterioară, este recomandabil să se folosească o instalație bazată pe o descărcare cu arc de vid, în care toate etapele de călire combinată pot fi implementate într-un singur ciclu tehnologic fără a supraîncărca sculele prelucrate.

Principiul de funcționare al unei astfel de instalații este următorul (Figura 4).

Ținta este evaporată de punctele catodice ale arcului de vid și este folosită ca catod al descărcării arcului. Un ecran special situat între țintă și anod împarte camera în două zone umplute cu plasmă metal-gaz (în stânga ecranului) și plasmă gazoasă (în dreapta). Acest ecran este impenetrabil micropicăturilor, atomilor neutri și ionilor metalici emiși de petele catodice de pe suprafața țintă. Doar electronii pătrund în ecran, ionizează gazul furnizat camerei în drumul către anod și formează în acest fel o plasmă de gaz care nu conține particule de metal.

Instrumentele scufundate în plasmă sunt încălzite de electroni atunci când li se aplică un potențial pozitiv, iar când se aplică un potențial negativ, sunt nitrurate. După terminarea nitrurării, ecranul este deplasat în lateral și, după ce particulele țintei metalice încep să ajungă pe suprafața sculei, se realizează sinteza acoperirii.

Depunerea de acoperire este un proces foarte consumator de energie, însoțit de expunerea la un flux de plasmă de mare energie, în special în momentul bombardării ionice. Ca urmare, caracteristicile stratului obținut prin nitrurare ionică se pot schimba semnificativ.

Prin urmare, la optimizarea procesului de prelucrare combinată a sculelor de mare viteză, este necesar să se țină seama nu numai de factorii procesului de nitrurare, ci și ai procesului ulterior de aplicare a unui strat rezistent la uzură - în primul rând timpul de aplicare, pe de care depinde direct grosimea stratului de acoperire. Pe de o parte, creșterea sa are un efect benefic asupra creșterii rezistenței la uzură a plăcuțelor de contact ale sculei, iar pe de altă parte, duce la o creștere vizibilă a numărului de defecte ale acoperirii, o scădere a aderenței. rezistența acoperirii la materialul sculei și o scădere a capacității acoperirii de a rezista deformațiilor elastoplastice.

Cele mai importante condiții pentru tratarea combinată sunt temperatura și durata procesului de nitrurare, fracția volumică de azot din amestecul de gaz cu argon, precum și timpul procesului ulterior de aplicare a unui strat rezistent la uzură. Alți factori acest proces: presiunea azotului, tensiunea de referință, curentul arcului la catod - afectează în principal caracteristicile acoperirii și ar trebui să fie setate la fel ca în cazul depunerii acoperirilor tradiționale.

În funcție de tipul sculei de tăiere și de condițiile funcționării sale ulterioare în timpul prelucrării combinate, modurile sale variază de obicei în următoarele limite: temperatura de nitrurare 420...510 °C; fracția atomică de azot N2 într-un amestec gazos cu argon 10...80%; timp de nitrurare 10...70 min; presiunea amestecului de gaz ~ 9,75·10 -1 Pa; timp de acoperire 40...80 min.

Practica exploatării sculelor din oțeluri de mare viteză după călirea combinată în diferite operații de prelucrare arată că prezența unui strat nitrurat sub acoperire, în care este prezentă o zonă de nitrură fragilă (fazele a și a), limitează semnificativ efectul utilizării prelucrării combinate.

Această structură se formează în timpul nitrurării într-o atmosferă de azot pur folosind plasmă de descărcare cu arc de vid. Prezența unei zone de nitrură relativ groase (> 0,5 μm) în timpul tăierii continue (strunjire și găurire) nu asigură o creștere semnificativă a duratei de viață a sculei în comparație cu sculele cu acoperire tradițională, iar în timpul tăierii intermitente (frezare și dăltuire) duce adesea la ciobirea muchiilor de tăiere deja în primele minute de funcționare a instrumentului.

Introducerea argonului în atmosfera care conține azot în timpul nitrurării înainte de aplicarea acoperirii face posibilă controlul compoziției de fază a stratului care se formează și, în funcție de condițiile specifice de funcționare a sculei de tăiere și scopul său de serviciu, obținerea structurii necesare .

Atunci când se utilizează o unealtă de mare viteză cu prelucrare combinată în condiții de tăiere intermitentă, structura optimă a stratului nitrurat este o soluție solidă vâscoasă de azot în martensită, care este rezistentă la sarcini variabile, în care se formează o cantitate mică de nitruri dispersate de componentele de aliere sunt permise.

Structura specificată poate fi obținută prin nitrurare într-un mediu care conține ~ 30% N 2 și 70% Ar.

În cazul funcționării sculei în condiții de tăiere continuă, cea mai înaltă performanță este caracterizată de un strat format din martensită azotată și nitruri speciale de elemente de aliere (W, Mo, Cr, V).

În plus, prezența unei cantități foarte mici de faza β este acceptabilă. Această structură mărește rezistența stratului de suprafață al sculei la sarcinile termice și poate fi formată prin nitrurare într-un mediu care conține ~ 60% N 2 și 40% Ar.

Un strat de (Ti, Al)N aplicat probelor nitrurate în amestecuri unice care conțin, %, 60 N 2 + 40 Ar și 30 N 2 + 70 Ar, se caracterizează printr-o rezistență de aderență satisfăcătoare. Probele nu prezintă decojire a acoperirii sau fisuri evidente, care au fost găsite pe probele nitrurate la 100% N2.

Crearea unui complex rezistent la uzură pe zonele de contact ale unei scule de tăiere, format prin nitrurare ionică urmată de acoperire într-o plasmă de descărcare cu arc de vid, afectează semnificativ intensitatea și natura uzurii sculei.

Figurile 5 și 6 prezintă profilograme obținute experimental ale uzurii sculei cu o acoperire și cu prelucrare combinată în timpul strunjirii longitudinale și al frezării frontale a oțelului de structură 45. Se poate observa că, în comparație cu o acoperire cu un singur strat, nitrurarea în combinație cu o acoperire practic. nu modifică modelul de uzură al sculei, dar îi reduce foarte mult intensitatea.

Pentru condițiile de funcționare luate în considerare, se remarcă eficiența scăzută a sculelor cu acoperire fără nitrurare, atât la frezare, cât și la strunjire. Acest lucru se datorează faptului că învelișul este distrus foarte repede, iar condițiile de frecare de pe suprafața din spate se apropie din ce în ce mai mult de cele caracteristice unei scule fără acoperire. Aceasta înseamnă că cantitatea de căldură eliberată crește, temperatura din apropierea suprafeței din spate crește, rezultând material instrumentalÎncep procesele ireversibile de înmuiere, care duc la uzură catastrofală.

Studiile asupra naturii matei unelte cu nitrurare și acoperire ne permit să concluzionam că principala contribuție la reducerea ratei de uzură a uneltelor de mare viteză este făcută de așa-numitul „efect de margine”, care constă în următoarele.

Deja în primele minute de funcționare a sculei, așa cum se poate observa din profilogramele suprafețelor sale de lucru (Figurile 5 și 6), acoperirea este distrusă la întreaga sa grosime în zonele din apropierea muchiei de tăiere. Cu toate acestea, creșterea ulterioară a zonelor de uzură de-a lungul lungimii și adâncimii este restricționată de marginile zonelor de contact, care păstrează combinația rezistentă la uzură a stratului de acoperire și a stratului nitrurat.

În plus, stratul nitrurat de suprafață, care are o duritate crescută combinată cu o rezistență ridicată la căldură, are o rezistență mai mare la deformațiile microplastice și ajută la încetinirea proceselor de înmuiere la suprafața posterioară.

Figura 5. Profilograme zonelor uzate ale plăcilor de tăiere din oțel R6M5 la strunjirea oțelului 45: a - R6M5 + (Ti, A1)N; b - P6M5 + nitrurare + (Ti, A1)N; moduri de prelucrare: v = 82 m/min; S = 0,2 mm/tur; / = 1,5 mm (fără lichid de răcire)

Figura 6. Profilograme zonelor uzate ale plăcilor de tăiere din oțel R6M5 la frezarea frontală a oțelului 45: a - R6M5 + (Ti, Al)N; b - P6M5 + nitrurare + (Ti, Al)N; moduri de prelucrare: v = 89 m/min; S= 0,15 mm/dinte; B = 45 mm;

Experiența în producție arată că prelucrarea combinată, care implică nitrurarea preliminară și acoperirea ulterioară, poate crește durabilitatea sculelor de mare viteză din cea mai largă gamă de până la 5 și de până la 3 ori în comparație cu uneltele fără întărire și, respectiv, cu o acoperire tradițională.

Figura 7 arată dependența modificării uzurii în timp h 3 =f(T) a inserțiilor de tăiere din oțel R6M5 care au suferit diverse tipuriîntărirea suprafeței în timpul strunjirii și frezarea frontală a oțelului 45. Se poate observa că rezistența la uzura catastrofală a sculei în timpul strunjirii crește de 2,6 ori, iar la frezare - de 2,9 ori față de o unealtă cu înveliș, dar fără nitrurare.

Figura 7. Dependența uzurii de suprafața flancului unei scule din oțel P6M5 cu diferite opțiuni de tratare a suprafeței de timpul de tăiere: -- *-- P6M5 + (Ti, A1)N; --*-- Р6М5 + nitrurare + (Ti-Al)N; a - strunjirea oțelului 45 la v = 82 m/min; S = 0,2 mm/tur; /=1,5 mm; b - otel de frezat 45: v = 89 m/min; 5= 0,15 mm/dinte; B = 45 mm; t = 1,5 mm

A.V. ARZAMASOV
MSTU im. N. E. Bauman
ISSN 0026-0819. „Știința metalelor și tratarea termică a metalelor”, nr. 1. 1991

Dezvoltarea de noi procesele de producție nitrurarea ionică pentru a crește rezistența la uzură a suprafeței pieselor din oțel austenitic este o sarcină urgentă

Oțelurile austenitice sunt greu de nitrat, deoarece peliculele lor de oxid de suprafață împiedică saturarea cu azot, iar coeficientul de difuzie a azotului în austenită este mai mic decât în ​​ferită. În acest sens, pentru a îndepărta peliculele de oxid în timpul nitrurării convenționale, este necesară pretratarea suprafeței de oțel sau utilizarea depasivatoarelor.

Nitrurarea convențională a majorității oțelurilor austenitice se efectuează în amoniac la 560-600 °C timp de 48-60 de ore. Cu toate acestea, aceste moduri nu permit obținerea de straturi de difuzie cu o grosime mai mare de 0,12-0,15 mm, iar pe oțel 45Х14Н14В2М (EI69). ) este imposibil să se obțină o grosime a stratului de difuzie mai mare de 0,12 mm chiar și cu nitrurare timp de 100 de ore O creștere a temperaturii de nitrurare în cuptor peste 700 ° C duce la o disociere mai completă a amoniacului. la o scădere a activităţii procesului.

De regulă, după nitrurarea convențională, rezistența la coroziune a straturilor de suprafață ale oțelurilor austenitice se deteriorează.

Nitrurarea ionică a oțelurilor austenitice ajută la creșterea coeficientului de difuzie a azotului și nu necesită utilizarea depasivatoarelor. În același timp, se reduce durata procesului și se îmbunătățește calitatea straturilor nitrurate rezultate.

Cu toate acestea, nitrurarea ionică a oțelurilor austenitice conform regimurilor dezvoltate anterior nu a făcut posibilă obținerea de straturi de difuzie de grosime mare chiar și la expuneri lungi.

Pe baza calculelor termodinamice și a studiilor experimentale, a fost dezvoltat un mod de nitrurare ionică a pieselor din oțeluri austenitice, care face posibilă obținerea de straturi de difuzie nemagnetice rezistente la coroziune, rezistente la uzură, de înaltă calitate, într-un timp relativ scurt. Filmele de oxid au fost îndepărtate de pe suprafața pieselor în timpul tratamentului chimico-termic.

Au fost studiate oțelurile austenitice standard 45Х14Н14В2М (ЭИ69), 12Х18Н10Т (ЭЯ1Т); 25Х18Н8В2 (ЭИ946) și cele experimentale cu conținut ridicat de azot, dezvoltate de Institutul de Metalurgie și Tehnologia Metalelor din cadrul Academiei de Științe din Bulgaria - tip Х14АГ20Н8Ф2М (0,46% N), Х18АГ11Н70% (0,70Ф Ф8) N), Х18AG20Н7Ф ( 1. 09% N), X18AG20F (1,02% N), X18AG20F (2,00% N).

Structura straturilor de difuzie pe oțel a fost studiată folosind analize metalografice, difracție de raze X și analize spectrale micro-raze X. S-a stabilit că criteriul structural pentru rezistența mare la uzură a oțelurilor austenitice nitrurate este prezența nitrururilor de tip CrN în stratul de difuzie. Analiza curbelor de concentrare elemente chimice obtinute cu ajutorul microanalizatoarelor ISM-35 CF, Cameca MS-46, Camebax 23-APR-85 au aratat ca, in comparatie cu alte elemente grele, cromul este distribuit cel mai brusc pe toata grosimea stratului. În miezul probelor, distribuția cromului este uniformă.

Repetarea repetată a experimentelor pentru a studia distribuția azotului și cromului pe toată grosimea stratului de difuzie a relevat schimbări bruște sincrone ale concentrațiilor lor. În plus, după cum au arătat testele de uzură strat cu strat, microzona stratului de difuzie cu conținut maxim de azot și crom are cea mai mare rezistență la uzură (Tabelul 1).

Tabelul 1.

h, µm	Conținut de elemente chimice, %				ε
	C	N	Cr	Ni
20	0,70	10,0	19,0	11,0	9,5
40	0,85	12,0	25,0	8,0	10,7
45	0,88	15,0	25,0	8,0	11,2
50	0,92	10,0	25,0	8,0	11,0
70	0,90	0	14,0	12,0	1,7
* — restul Fe Note: 1. Testele de uzură au fost efectuate pe un utilaj Skoda-Savin. 2. Rezistența relativă la uzură a fost determinată de raportul dintre volumele de găuri uzate de pe etalon (proba de oțel cu o duritate de 51 HRC) și proba de testare ε = V fl / V arr (rezistența relativă la uzură a miezului ε = 0,08). ).

Studiul suplimentar al structurii oțelurilor austenitice nitrurate folosind analiza spectrală cu micro-raze X a permis să se stabilească că în microzonele straturilor de difuzie cu un conținut ridicat de azot și crom se observă o concentrație redusă de carbon, nichel și fier ( Tabelul 1).

O analiză comparativă a microstructurii stratului și a miezului de oțel nitrurat 45Х14Н14В2М, luate în radiația caracteristică de crom K α, a arătat că stratul de difuzie conține mai multe grupuri de „puncte albe” - compuși de crom - decât miezul.

Măsurătorile strat cu strat ale permeabilității magnetice cu ajutorul unui magnetoscop F 1.067 și determinarea conținutului de fază de ferită pe un feritometru MF-10I au arătat că metoda dezvoltată de nitrurare ionică a pieselor din oțel austenitic contribuie la producerea difuziei nemagnetice. straturi (Tabelul 2).

Tabelul 2.

De asemenea, sa constatat că oțelurile nitrurate 45Х14Н14В2М și tipul Х14AG20Н8Ф2М au o rezistență satisfăcătoare la coroziune.

Într-un mod nou proces tehnologic a fost prelucrat un lot de angrenaje din oțel 45Х14Н14В2М. Detalii potrivite cerințe tehnice. Analiza micro și macrostructurală a confirmat prezența unui strat de difuzie uniformă de înaltă calitate, cu o grosime de 270 de microni în roți dințate.

După teste industriale îndelungate, nu au fost găsite defecte vizibile pe angrenaje. Controlul suplimentar a arătat conformitatea dimensiunilor geometrice ale angrenajelor cu cerințele tehnologice, precum și absența uzurii pe suprafețele de lucru ale pieselor, ceea ce a fost confirmat prin analiza microstructurală.

Concluzie. Modul dezvoltat de nitrurare ionică a pieselor din oțel austenitic face posibilă reducerea duratei procesului de peste 5 ori, în timp ce grosimea stratului crește de 3 ori, iar rezistența la uzură a stratului crește de 2 ori. comparativ cu parametri similari după nitrurare convenţională. În plus, intensitatea muncii este redusă, standardele de producție sunt îmbunătățite și situația de mediu este îmbunătățită.

Referinte:
1. Metode progresive de tratament chimico-termic / Ed. G. N. Dubinina, Ya D. Kogan. M.: Inginerie mecanică, 1979. 184 p.
2. Nitrurare și carbonitrurare / R. Chatterjee-Fisher, F.W. Eizell, R. Hoffman și colab.: Trans. cu el. M.: Metalurgie, 1990. 280 p.
3. A. s. 1272740 URSS, MKI S23S8/36.
4. Bannykh O. A., Blinov V. M. Oțeluri nemagnetice care conțin vanadiu cu întărire prin dispersie. M.: Nauka, 1980. 192 p.
5. Rashev T.V. Producția de oțel aliat. M.: Metalurgie, 1981. 248 p.

Acasă > Document

Capacitățile tehnologice ale nitrurării ionice în produsele de întărire din oțeluri structurale și pentru scule

M. N. Bosyakov, S. V. Bondarenko, D. V. Zhuk, P. A. Matusevich

JV „Avicenna International”, Republica Belarus, Minsk,

Sf. Surganova, 2a, 220012, tel. +375 17 2355002

Nitrurarea cu plasmă ionică (IPA) este o metodă de tratare chimico-termică a produselor din oțel și fontă cu capacități tehnologice mari, care face posibilă obținerea de straturi de difuzie cu compoziția dorită prin utilizarea diferitelor medii gazoase, de ex. Procesul de saturare prin difuzie este controlabil și poate fi optimizat în funcție de cerințele specifice pentru adâncimea stratului și duritatea suprafeței. Intervalul de temperatură al nitrurării ionice este mai larg decât cel al nitrurării cu gaz și este în intervalul 400-600 0 C. Tratamentul la temperaturi sub 500 0 C este deosebit de eficient în întărirea produselor din oțeluri aliate pentru scule pentru prelucrare la rece, de mare viteză. si oteluri maraging, pentru ca proprietățile lor de performanță sunt crescute semnificativ, menținând în același timp duritatea miezului la nivelul de 55-60 HRC. Piesele și sculele din aproape toate industriile sunt supuse unui tratament de întărire folosind metoda IPA (Fig. 1).

Orez. 1. Aplicarea nitrurării cu plasmă ionică pentru a întări diverse produse

Ca urmare a IPA, următoarele caracteristici ale produsului pot fi îmbunătățite: rezistență la uzură, rezistență la oboseală, proprietăți anti-gripare, rezistență la căldură și rezistență la coroziune. În comparație cu metodele utilizate pe scară largă de întărire a tratamentului chimico-termic al pieselor din oțel, cum ar fi carburarea, nitrocarburarea, cianurarea și nitrurarea cu gaz în cuptoare, metoda IPA are următoarele avantaje principale:

duritate mai mare a suprafeței pieselor nitrurate; fără deformare a pieselor după prelucrare și curățenie ridicată a suprafeței; creșterea limitei de anduranță și creșterea rezistenței la uzură a pieselor prelucrate; temperatură de procesare mai scăzută, datorită căreia nu au loc transformări structurale în oțel; posibilitatea prelucrarii orificiilor oarbe si traversante; menținerea durității stratului nitrurat după încălzire la 600-650 °C; posibilitatea de a obține straturi dintr-o compoziție dată; capacitatea de a procesa produse de dimensiuni și forme nelimitate; fara poluare mediu; îmbunătățirea standardelor de producție; reducerea costurilor de procesare de mai multe ori.

Avantajele IPA se manifestă și printr-o reducere semnificativă a costurilor de producție de bază. De exemplu, în comparație cu nitrurarea cu gaz în cuptoare, IPA oferă:

reducerea timpului de procesare de 2-5 ori, atât prin reducerea timpului de încălzire și răcire a încărcăturii, cât și prin reducerea timpului de menținere izotermă; reducerea fragilității stratului întărit; reducerea consumului de gaz de lucru de 20-100 de ori; reducerea consumului de energie de 1,5-3 ori; excluderea operațiunii de depasivare; reducerea deformării atât de mult încât să elimine șlefuirea de finisare; simplitatea și fiabilitatea protecției ecranului împotriva nitrurării suprafețelor care nu se întăresc; îmbunătățirea condițiilor sanitare și igienice de producție; respectarea deplină a tehnologiei pentru toți cerințe moderne privind protecția mediului.

Comparativ cu întărirea Procesarea IPA permite:

eliminarea deformărilor; crește durata de viață a suprafeței nitrurate de 2-5 ori.

Utilizarea IPA în locul carburării, nitrocarburării, nitrurării gazoase sau lichide, călirii volumetrice sau de înaltă frecvență vă permite să economisiți echipamentele de capital și spațiul de producție, să reduceți mașinile-unelte și costurile de transport, reduce consumul de energie electrică și medii de gaze active. Principiul de funcționare al IPA este că, într-un mediu gazos cu conținut de azot descărcat (p = 200-1000 Pa), între catod - părți - și anod - pereții camerei cu vid - este excitată o descărcare anormală de strălucire, formând un mediu activ (ioni, atomi, molecule excitate), asigurând formarea unui strat nitrurat format dintr-o zonă exterioară de nitrură și o zonă de difuzie situată sub acesta. Factorii tehnologici care afectează eficiența nitrurării ionice sunt temperatura procesului, durata de saturație, presiunea, compoziția și debitul amestecului de gaz de lucru. Temperatura procesului, zona de încărcare implicată în schimbul de căldură și eficiența schimbului de căldură cu peretele (numărul de ecrane) determină puterea necesară pentru a menține descărcarea și a asigura temperatura dorită a produselor. Alegerea temperaturii depinde gradul de aliere a oțelului nitrurat cu elemente formatoare de nitruri: cu cât gradul de aliere este mai mare, cu atât temperatura este mai mare. Temperatura de procesare trebuie să fie cu cel puțin 10-20 0 C mai mică decât temperatura de revenire. Durata procesului și temperatura saturația determină adâncimea stratului, distribuția durității de-a lungul adâncimii și grosimea zonei de nitrură. Compoziția mediului saturant depinde de gradul de aliere al oțelului care se prelucrează și de cerințele pentru duritatea și adâncimea stratului nitrurat. Presiunea procesului ar trebui să fie astfel încât descărcarea „se potrivește” strâns cu suprafața produselor și să obțină un strat uniform nitrurat. Cu toate acestea, trebuie avut în vedere faptul că descărcarea în toate etapele procesului trebuie să fie anormală, adică suprafața tuturor părților din încărcare trebuie să fie complet acoperită cu strălucire, iar densitatea curentului de descărcare trebuie să fie mai mare decât densitatea normală pentru o presiune dată, ținând cont de gazul cu efect de încălzire în regiunea catodică a descărcării. Odată cu apariția instalațiilor IPA de nouă generație, folosind amestecuri controlate de compoziție de hidrogen, azot și argon ca mediu de lucru, precum și plasmă „pulsată”, mai degrabă decât cu curent continuu, capacitatea de fabricație a procesului de nitrurare ionică a crescut semnificativ. Utilizarea încălzirii combinate (pereții camerei „fierbinți”) sau a protecției termice îmbunătățite (scut de căldură triplu), împreună cu capacitatea de a regla independent compoziția și presiunea gazului în cameră, permite, la prelucrarea sculelor de tăiere, să se evite supraîncălzirea subțirilor. margini de tăiere în timpul încălzirii încărcăturii și pentru a regla cu precizie timpul de saturație și, respectiv, și adâncimea stratului, deoarece Produsele pot fi încălzite într-un mediu fără azot, de exemplu, într-un amestec Ar+H2. Izolarea termică eficientă în camera de lucru (scut termic triplu) permite prelucrarea produselor cu un consum specific scăzut de energie, ceea ce permite ca diferențele de temperatură din interiorul cuștii să fie minimizate în timpul procesării. Acest lucru este evidențiat de distribuția microdurității de-a lungul adâncimii stratului nitrurat pentru probele situate în diferite locuri ale încărcăturii (Fig. 2).

Orez. 2. Distribuția microdurității de-a lungul adâncimii stratului nitrurat pentru trei probe situate în locuri diferite ale încărcăturii.

a, c – angrenaj cu greutatea de 10,1 kg, 51 buc., st – 40X, modul 4,5, expunere 16 ore, T = 530 0 C;

b, d – roată dințată cu greutatea de 45 kg, 11 buc., st – 38HN3MFA, modul 3.25 (inel exterior)

și 7 mm (coroană interioară), expunere 16 ore, T=555 0 C.

Nitrurarea ionică este o metodă eficientă de tratare a întăririi pieselor din oteluri de structura aliate: roți dințate, roți dințate inelare, roți dințate cu arbore, arbori, roți dințate drepte, conice și cilindrice, cuplaje, angrenaje arbore cu o configurație geometrică complexă etc. Cimentarea, nitrocarburarea și călirea de înaltă frecvență sunt justificate la fabricarea pieselor puternic încărcate ( roţi dinţate, axe, arbori etc.) de precizie mică şi medie, care nu necesită şlefuire ulterioară. Aceste tipuri de tratament termic nu sunt fezabile din punct de vedere economic în fabricarea pieselor de înaltă precizie cu sarcină medie și mică, deoarece Cu acest tratament, se observă o deformare semnificativă și este necesară măcinarea ulterioară. În consecință, la măcinare, este necesar să se îndepărteze o grosime semnificativă a stratului întărit. IPA poate reduce semnificativ deformarea și deformarea pieselor, menținând în același timp rugozitatea suprafeței în intervalul Ra = 0,63...1,2 microni, ceea ce face posibilă utilizarea IPA ca tratament de finisare în marea majoritate a cazurilor. În ceea ce privește industria mașinilor-unelte, nitrurarea ionică a angrenajelor reduce semnificativ caracteristicile de zgomot ale mașinilor-unelte, crescând astfel competitivitatea acestora pe piață. IPA este cel mai eficient la prelucrarea pieselor la scară mare de același tip: roți dințate, arbori, osii, arbori dințați, angrenaje dintate arbore etc. Angrenajele supuse nitrurării cu plasmă au o stabilitate dimensională mai bună în comparație cu angrenajele cimentate și pot fi utilizate fără suplimentar prelucrare. În același timp, capacitatea portantă a suprafeței laterale și rezistența bazei dintelui, realizate prin nitrurare cu plasmă, corespund angrenajelor cimentate (Tabelul 1).

Tabelul 1

Caracteristicile rezistenței la oboseală a oțelurilor în funcție de metodele de întărire a angrenajelor

Tip de oțel	Tip de prelucrare	Limită de rezistență la încovoiere, MPa	Limită de rezistență la contactul cu suprafața, MPa	Duritatea suprafeței laterale a dinților, HV
Aliat	întărire
Îmbunătățit (40Х, 40ХН, 40ХФА, 40ХН2МА, 40ХМFA, 38ХМ, 38ХН3МФА, 38Х2Н2ММА, 30Х2Н, etc.)	Nitrurare
Normalizat	Plasma sau întărire prin inducție
Nitrurat special (38ХМУА, 38Х2МУА, 35ХУА, 38ХВФУА, 30Х3МФ etc.)	Nitrurare
Aliat	Cimentarea și nitrocarburarea

La întărirea tratamentului prin nitrurare ionică a pieselor din oțeluri cementate, slab și mediu aliate (18KhGT, 20KhNZA, 20KhGNM, 25KhGT, 40Kh, 40KhN, 40KhFA etc.), este necesară mai întâi îmbunătățirea forjarilor - volumetrice. calire si revenire la o duritate de 241-285 HB (la unele oteluri - 269-302 HB), apoi prelucrare mecanica si in final nitrurare ionica. Pentru a asigura o deformare minimă a produselor înainte de nitrurare pentru a reduce stresul, se recomandă să se efectueze recoacerea într-o atmosferă de gaz protectoare, iar temperatura de recoacere ar trebui să fie mai mare decât temperatura de nitrurare. Recoacerea trebuie efectuată înainte de prelucrarea de precizie. Adâncimea stratului nitrurat format pe aceste produse din oțeluri 40Kh, 18KhGT, 25KhGT, 20Kh2N4A etc. este de 0,3-0,5 mm cu o duritate de 500-800 HV în funcție de gradul de oțel (Figura 3). Pentru angrenajele care funcționează sub sarcini mai mari, stratul de nitrură ar trebui să fie de 0,6-0,8 mm cu o zonă de nitrură subțire sau fără zonă de nitrură.

Orez. 3. Distribuția microdurității de-a lungul adâncimii stratului nitrurat pentru diferite oțeluri

Optimizarea proprietăților stratului întărit este determinată de combinația dintre caracteristicile materialului de bază (duritatea miezului) și parametrii stratului nitrurat. Natura sarcinii determină adâncimea stratului de difuzie, tipul și grosimea stratului de nitrură:

uzură – g’- sau e-layer; sarcină dinamică – grosime limitată a stratului de nitrură sau deloc strat de nitrură; coroziune – e-strat.

Controlul independent al debitului fiecărei componente a amestecului de gaze, presiunea din camera de lucru și variația temperaturii procesului fac posibilă formarea de straturi de diferite adâncimi și durități (Fig. 4), asigurând astfel o calitate stabilă a prelucrării cu minimum variația proprietăților de la o parte la alta și de la sarcină la sarcină ( Fig. 5).

Orez. 4. Distribuția microdurității de-a lungul adâncimii stratului nitrurat de oțel 40Х

1, 3, 5 – proces într-o etapă;

2.4 – proces în două etape în conținutN 2 în amestecul de lucru

1,2 – T=530 0 C, t=16 ore; 3 –T=560 0 C, t=16 ore;

4 – T=555 0 C, t=15 ore, 5 – T = 460 0 C, t = 16 ore

Orez. 5. Dispersia microdurității de-a lungul adâncimii stratului nitrurat

pentru oțel 40Kh (a) și 38KhNZMFA (b) pentru procese în serie.

Nitrurarea ionică este cunoscută pe scară largă ca una dintre metode eficiente creşterea rezistenţei la uzură a sculelor aşchietoare realizate din oțeluri de mare viteză clasele R6M5, R18, R6M5K5, R12F4K5 etc. Nitrurarea crește rezistența la uzură a sculei și rezistența la căldură a acesteia. Suprafața nitrurata a sculei, care are un coeficient de frecare redus și proprietăți anti-fricțiune îmbunătățite, asigură îndepărtarea mai ușoară a așchiilor și, de asemenea, împiedică lipirea așchiilor de marginile tăietoare și formarea de cratere de uzură, ceea ce face posibilă creșterea viteza de avans și de tăiere. Structura optimă oțelul rapid nitrurat este martensită cu conținut ridicat de azot care nu conține nitruri în exces. Această structură este asigurată prin saturarea suprafeței sculei cu azot la o temperatură de 480-520 0 C în timpul nitrurării pe termen scurt (până la 1 oră). În acest caz, se formează un strat întărit cu o adâncime de 20-40 microni cu o microduritate a suprafeței de 1000-1200 HV0,5 cu o duritate a miezului de 800-900 HV (Fig. 6), iar durabilitatea sculei după nitrurarea ionică crește de 2-8 ori în funcție de tipul și tipul de material prelucrat.

Orez. 6. Structura stratului nitrurat de oțel R6M5 (a) și distribuția microdurității de-a lungul adâncimii stratului (b).

Principalul avantaj al nitrurării ionice a unei scule este posibilitatea de a obține doar un strat întărit prin difuzie, sau un strat cu nitrură de Fe 4 N monofazată (fază ') la suprafață, spre deosebire de nitrurarea clasică cu gaz în amoniac, unde stratul de nitrură este alcătuit din două faze - '+ , care este o sursă de tensiuni interne la interfaţă şi provoacă fragilitatea şi decojirea stratului întărit în timpul funcţionării. Nitrurarea ionică este, de asemenea, una dintre principalele metode de creștere a durabilității scule de ștanțare și echipamente de turnare prin injecție din oțeluri 5KhNM, 4Kh5MFS, 3Kh2V8, 4Kh5V2FS, 4Kh4VMFS, 38Kh2MYuA, Kh12, Kh12M, Kh12F1. Ca urmare a nitrurării ionice, următoarele caracteristici ale produselor pot fi îmbunătățite:

Matrice de forjare pentru matritare la cald si matrite pentru turnarea metalelor si aliajelor - creste rezistenta la uzura, reduce lipirea metalelor. Matrite pentru turnarea prin injectie de aluminiu - stratul de nitrurare previne lipirea metalului in zona de alimentare cu jet de lichid, iar procesul de umplere a matritei este mai putin turbulent, ceea ce creste durata de viata a matritelor, iar turnarea este de o calitate superioara.

Îmbunătățește semnificativ nitrurarea ionică și performanța sculelor la rece (T< 250 0 С) обработки – вытяжка, гибка, штамповка, прессование, резка, чеканка и прошивка. Основные требования, обеспечивающие высокую работоспособность такого инструмента – высокая прочность при сжатии, износостойкость и сопротивление холодной sarcina de soc– se realizează ca urmare a tratamentului de întărire prin metoda nitrurării ionice. Dacă pentru unealtă se folosește oțel cu conținut ridicat de crom (12% crom), atunci stratul nitrurat ar trebui să fie numai difuziune, dacă oțelurile slab aliate, atunci în plus față de stratul de difuzie ar trebui să existe un strat γ - dur și plastic. O caracteristică a nitrurării ionice a oțelurilor cu conținut ridicat de crom este aceea că, prin alegerea temperaturii de proces, este posibilă menținerea durității miezului produsului, determinată prin tratament termic preliminar, într-un interval larg (Tabelul 2). Pentru a obține un strat de suprafață rezistent la uzură, menținând în același timp miezul vâscos al matriței, este necesar să se efectueze mai întâi călirea și revenirea pentru duritatea secundară, prelucrarea dimensională și apoi nitrurarea ionică. Pentru a elimina sau a minimiza deformațiile care apar în timpul nitrurării ionice a unei scule de ștanțare, înainte de prelucrarea finală se recomandă să se efectueze recoacerea într-un mediu cu gaz inert la o temperatură cu cel puțin 20 °C sub temperatura de revenire. Dacă este necesar, lustruiți suprafețele de lucru nitrurate.

Tabelul 2.

Caracteristicile oțelurilor aliate după nitrurarea cu plasmă ionică.

Calitatea oțelului	Duritatea inimilorevinovăţie,	Temperatura procesului 0 CU	Caracteristicile stratului			Tipul stratului de conexiune recomandat
			Adâncime, mm	TELEVIZOR, H.V. 1	Grosimea stratului de legătură,
Oteluri de prelucrare la cald
Oteluri de prelucrare la rece